[發明專利]一種利用廢棄油脂進行一步法酸催化制造生物柴油的方法

無效

• 申請號: 201010142817.4
• 申請日: 2010-04-09
• 公開（公告）號: CN101805671A
• 公開（公告）日: 2010-08-18
• 發明（設計）人: 楊建斌;杜傳林;徐振業;任吉海;滕家良
• 申請（專利權）人: 上海中器環保科技有限公司
• 主分類號: C11C3/04
• 分類號: C11C3/04;C11C1/04;C11B3/12;C10L1/02
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技術領域

本發明涉及生物柴油制造技術領域，具體是一種利用廢棄油脂(如油腳、皂腳、酸化油、地溝油、潲水油等)其中的一種或多種原料與甲醇進行一步法酸催化制造生物柴油的方法。

背景技術

生物柴油亦稱脂肪酸甲酯，它是以植物果實、種子、動物脂肪油、廢棄油脂等作為原料與甲醇(或乙醇)等低碳醇經酯化反應獲得。生物柴油以其獨特的可再生性和綠色性成為一種優質的石油柴油替代品，被認為是解決全球能源危機、舒緩環境壓力、控制大氣污染最理想的途徑之一。

我國“十五發展綱要”已明確提出發展各種石油替代品，并將發展生物液體燃料確定為新興產業發展方向，加快我國生物柴油的研發和應用是新時期賦予我們千載難逢的發展機遇。至今，我國對生物柴油的開發和研究尚處于起步階段，而隨著世界范圍的能源短缺以及人們對環境保護的日益重視，開發和研究生物柴油這一綠色環保型燃料以替代不斷枯竭的石油的任務已迫在眉睫。

原料是發展生物柴油的關鍵，我國發展生物柴油的近期原料主要是廢棄油脂。我國每年形成廢棄油脂約占食用油消費總量的20％～30％，2009年達500萬噸左右。廢棄油脂價格低廉，是目前我國生產生物柴油的主要油源。

當今工業化制造生物柴油的方法有兩種：一是油脂(即甘油酯)的醇解，用甲醇取代甘油酯的甘油基生成脂肪酸甲酯和甘油，反應的時間較快，但對原料——油脂的質量(尤其是酸價)要求較高，否則需采取預酯化等措施；二是脂肪酸的酯化，即用甲醇與脂肪酸反應生成脂肪酸甲酯和水。

就目前我國生物柴油的原料而言，一般都要經過酸-堿兩步法，即先用酸催化進行預酯化反應再用堿催化進行轉酯化反應。經過酸-堿兩步法，對于酯化后物料的酸值、雜質、水等要求比較嚴，而且很容易發生皂化。

發明內容

本發明提供一種利用廢棄油脂進行一步法酸催化制造生物柴油的方法，針對以上工業化制造生物柴油的缺點，從降低設備投資費用、能量損耗、反應時間綜合考慮，尋找一種新型高效催化劑，在常壓下水解廢棄油脂，2～3h內酸價達到180mgKOH/g以上，使其轉化為黑脂酸，與甲醇一步法酸催化制造生物柴油。

本發明的這種利用廢棄油脂進行一步法酸催化制造生物柴油的方法包括下列步驟：

1、廢棄油脂常壓水解制取脂肪酸(黑脂酸)：在廢棄油脂中加入水和濃硫酸進行酸化，其量分別為廢棄油脂重量的10～100％和3～10％，酸化處理后升溫至110℃加入廢棄油脂重量1.0～5.0％的高效催化劑進行常壓水解，水解反應時間2h～3h，酸價達到180mgKOH/g以上，得到黑脂酸；

2、黑脂酸真空脫水：黑脂酸脫水是在真空條件下進行的，脫水溫度控制在100℃～130℃，真空度為0～4Kpa；

3、酯化、脫醇：將脫水后的黑脂酸打入反應釜，加入甲醇和濃硫酸，其量分別為黑脂酸重量的20～50％和0.5～2.0％，反應溫度60～70℃，反應時間為2.0～4.0h，酯化反應完畢后，蒸餾脫去過量甲醇，蒸出的甲醇回收再用；

4、中和、水洗：在酯化完畢、脫醇終止、冷卻，用10％碳酸鈉稀溶液中和硫酸，加入碳酸鈉的量為硫酸量的1.1倍，使中和后的水溶液呈中性(pH＝7.0左右)，最后靜置分層排掉底部的廢水，得到粗甲酯，得到的粗甲酯經過60℃～80℃的熱水洗滌，加入熱水量為粗甲酯量的20％左右，水洗1～2次；

5、粗甲酯脫水：水洗后的粗甲酯經真空脫水，脫水溫度控制在100℃～130℃，真空度為0～4Kpa；

6、粗甲酯蒸餾：將脫水后的粗甲酯打入蒸餾鍋，蒸餾鍋夾套中送入導熱油，對粗甲酯進行加溫，經減壓蒸餾制得精甲酯(即生物柴油)，蒸餾鍋內溫度控制在225～260℃，真空度在0～2KPa。

作為本發明的進一步改進，步驟1所述高效催化劑的配制方法是按照烷基苯磺酸(工業級)：固體NaOH∶三氯化鐵＝1.0～1.5∶0.1∶0.1質量配比，首先將配置濃度為10～25％的NaOH水溶液加入到烷基苯磺酸中充分攪拌，然后加入計量好的三氯化鐵，充分攪拌混合均勻制成白色乳狀物，過濾去水即可。

本發明提供的這種利用廢棄油脂進行一步法酸催化制造生物柴油的方法具有如下特點：

1、適用于各種廢棄油脂(如油腳、皂腳、酸化油、地溝油、潲水油等)，對原料的適用性廣，不受酸價的限制，酸價為2～200mgKOH/g均可作為制造生物柴油的原料；

2、找到了一種新型高效催化劑，可以將油脂(即甘油酯)、油脂中的磷脂在常壓下水解為黑脂酸，2～3h內酸價達到180mgKOH/g以上，大大縮短了水解時間，提高了產能；